JP2013154282A - Photocatalyst and method for manufacturing the same - Google Patents

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伸一 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a photocatalyst in which air cleaning by visible light irradiation or the photocatalytic activity such as anti-bacterium and anti-virus are excellently exhibited, and the decreasing of a film physical property after long-term use is not hardly caused; and a method for manufacturing the same.SOLUTION: A photocatalyst includes a photocatalyst layer that contains a photocatalyst particle in which a metal compound is supported in a photocatalytic substance on a resin base material, wherein the content for each unit volume of the photocatalyst particle increases from the resin base material side of the photocatalyst layer continuously or stepwisely toward the surface side of the photocatalyst layer. A method for manufacturing the same is disclosed.

Description

本発明は、光触媒体およびその製造方法に関し、特に可視光照射によって空気浄化や抗菌、抗ウイルス等の光触媒活性が良好に発現し、さらに長期使用後にも光触媒層の物性が低下することがほとんどない光触媒体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a photocatalyst and a method for producing the same, and in particular, photocatalytic activities such as air purification, antibacterial and antiviral are expressed well by irradiation with visible light, and the physical properties of the photocatalyst layer are hardly deteriorated even after long-term use. The present invention relates to a photocatalyst and a method for producing the same.

光触媒として、紫外線照射下で活性を発現する酸化チタンなどが広く知られているが、近年、住宅内部など紫外線照射量が少ない環境下での利用を目的として、可視光照射下で活性を発現する可視光応答型光触媒材料として、窒素ドープ酸化チタンや硫黄ドープ酸化チタン、酸化タングステンなどが見出されてきた。しかし、これらの可視光応答型光触媒は、可視光活性を有するものの、まだ十分な光触媒活性を得ることはできていなかった。この問題を解決するために、金属イオンをドープした酸化チタン表面に銅二価塩や鉄三価塩を担持した光触媒が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、このような光触媒を得るためには、高温での加熱焼成が必要であり、樹脂基材上に直接光触媒膜を形成することは困難であった。   As a photocatalyst, titanium oxide that exhibits activity under ultraviolet irradiation is widely known, but in recent years, it exhibits activity under visible light irradiation for the purpose of use in an environment where the amount of ultraviolet irradiation is small such as inside a house. Nitrogen-doped titanium oxide, sulfur-doped titanium oxide, tungsten oxide, and the like have been found as visible light responsive photocatalytic materials. However, these visible light responsive photocatalysts have visible light activity, but have not yet obtained sufficient photocatalytic activity. In order to solve this problem, a photocatalyst in which a copper divalent salt or an iron trivalent salt is supported on a titanium oxide surface doped with metal ions is disclosed (for example, see Patent Document 1). However, in order to obtain such a photocatalyst, heating and baking at a high temperature is necessary, and it is difficult to form a photocatalyst film directly on a resin substrate.

一方、基材上に金属有機化合物を塗布した後、波長400nm以下のレーザー光を照射することで、高温での加熱焼成を行うことなく金属酸化物薄膜を形成する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, a method of forming a metal oxide thin film without applying heat and baking at a high temperature by irradiating a laser beam having a wavelength of 400 nm or less after applying a metal organic compound on a substrate is disclosed (for example, , See Patent Document 2).

特開2010−104913号公報JP 2010-104913 A 特開2001−31417号公報JP 2001-31417 A

上記特許文献1の光触媒は、可視光活性が高いものの、樹脂基材上に光触媒層を形成するために、一度形成した光触媒粒子とバインダとの混合液を塗布、乾燥する必要がある。この方法では、生産性が低下するだけでなく、バインダに埋もれた光触媒粒子は有効に働かず、却って長時間の光照射により光触媒層が劣化し、基材からの膜はがれが起こりやすいことがわかった。   Although the photocatalyst of Patent Document 1 has high visible light activity, in order to form a photocatalyst layer on a resin substrate, it is necessary to apply and dry a liquid mixture of photocatalyst particles once formed and a binder. In this method, not only the productivity is lowered, but also the photocatalyst particles buried in the binder do not work effectively, and on the contrary, the photocatalyst layer is deteriorated by long-time light irradiation, and the film is likely to peel off from the substrate. It was.

また、特許文献2の方法では、光触媒活性が高い光触媒体として金属化合物を担持させた光触媒を含む光触媒層を形成するために、複数の有機金属化合物を混合、塗布した後、波長400nm以下のレーザー光を照射している。しかし、この方法では、複数金属の混合酸化物粒子が出来るだけで、所望の金属酸化物を担持させた光触媒を含む光触媒層を形成することは出来ず、十分な光触媒活性が得られないという問題があった。   In the method of Patent Document 2, a plurality of organometallic compounds are mixed and applied to form a photocatalyst layer including a photocatalyst carrying a metal compound as a photocatalyst having high photocatalytic activity, and then a laser having a wavelength of 400 nm or less. Irradiating light. However, with this method, there is a problem that a photocatalyst layer containing a photocatalyst carrying a desired metal oxide cannot be formed only by producing mixed oxide particles of a plurality of metals, and sufficient photocatalytic activity cannot be obtained. was there.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、可視光照射による空気浄化や抗菌、抗ウイルス等の光触媒活性が良好に発現し、さらに長期使用後でも膜物性が低下することがほとんどない光触媒体およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and exhibits good photocatalytic activities such as air purification by irradiation with visible light, antibacterial and antiviral properties, and film properties are hardly deteriorated even after long-term use. An object is to provide a photocatalyst and a method for producing the same.

本発明者は、鋭意研究を積み重ねた。その結果、驚くべきことに、樹脂基材上に、光触媒物質に金属化合物が担持されている光触媒粒子を含有する光触媒層を有し、前記光触媒層の前記樹脂基材側から前記光触媒層の表面側に向かって、連続的または段階的に前記光触媒粒子の単位体積当たりの含有量が増加する、光触媒体により、上記課題が解決され得ることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor has accumulated extensive research. As a result, surprisingly, it has a photocatalyst layer containing photocatalyst particles in which a metal compound is supported on a photocatalyst material on a resin substrate, and the surface of the photocatalyst layer from the resin substrate side of the photocatalyst layer The present inventors have found that the above problem can be solved by a photocatalyst that increases the content per unit volume of the photocatalyst particles continuously or stepwise toward the side, and has completed the present invention.

すなわち、本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。   That is, the above object of the present invention is achieved by the following configuration.

1.樹脂基材上に、光触媒物質に金属化合物が担持されている光触媒粒子を含有する光触媒層を有し、前記光触媒層の前記樹脂基材側から前記光触媒層の表面側に向かって、連続的または段階的に前記光触媒粒子の単位体積当たりの含有量が増加する、光触媒体。   1. A photocatalyst layer containing photocatalyst particles in which a metal compound is supported on a photocatalyst substance is provided on a resin substrate, and continuously or from the resin substrate side of the photocatalyst layer toward the surface side of the photocatalyst layer. The photocatalyst body in which the content per unit volume of the photocatalyst particles increases stepwise.

2.前記光触媒粒子の単位体積当たりの含有量の増加は連続的である、上記1.に記載の光触媒体。   2. The increase in the content per unit volume of the photocatalyst particles is continuous. A photocatalyst described in 1.

3.前記光触媒層が、フッ素ポリマーおよびケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも1種のバインダを含む、上記1.または2.に記載の光触媒体。   3. 1. The photocatalyst layer includes at least one binder selected from the group consisting of a fluoropolymer and a silicon compound. Or 2. A photocatalyst described in 1.

4.樹脂基材上に光触媒層を有する光触媒体の製造方法であって、金属酸化物および有機金属化合物を混合し混合液を調製する工程と、前記混合液を前記樹脂基材上に塗布し乾燥して塗膜を得る工程と、前記塗膜に波長200nm以下の真空紫外光を照射する工程と、を含む、光触媒体の製造方法。   4). A method for producing a photocatalyst having a photocatalyst layer on a resin substrate, comprising: mixing a metal oxide and an organometallic compound to prepare a mixed solution; and applying and drying the mixed solution on the resin substrate. A process for obtaining a coating film, and a process for irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less.

5.前記混合液が、フッ素ポリマーおよびケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも1種のバインダを含む、上記4.に記載の製造方法。   5. 3. The liquid mixture described above, comprising at least one binder selected from the group consisting of a fluoropolymer and a silicon compound. The manufacturing method as described in.

6.前記金属酸化物が光触媒物質であり、前記有機金属化合物が前記光触媒物質上に担持される金属化合物の前駆体である、上記4.または5.に記載の製造方法。   6). 3. The metal oxide is a photocatalytic substance, and the organometallic compound is a precursor of a metal compound supported on the photocatalytic substance. Or 5. The manufacturing method as described in.

7.上記1.〜3.のいずれか1つに記載の光触媒体、または上記4.〜6.のいずれか1つに記載の製造方法により得られる光触媒体を設けた、電子デバイス。   7). Above 1. ~ 3. Or the photocatalyst described in any one of 4 above, or 4. ~ 6. An electronic device provided with a photocatalyst obtained by the production method according to any one of the above.

本発明によれば、可視光照射による空気浄化や抗菌、抗ウイルス等の光触媒活性が良好に発現し、さらに長期使用後でも膜物性が低下することがほとんどない光触媒体およびその製造方法が提供されうる。   According to the present invention, there are provided a photocatalyst that exhibits good photocatalytic activity such as air purification by visible light irradiation, antibacterial, antiviral and the like, and hardly deteriorates film properties even after long-term use, and a method for producing the same. sell.

実施例2で得られた光触媒体2の光触媒層中の酸化鉄の含有量を、XPS法により測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured content of the iron oxide in the photocatalyst layer of the photocatalyst body 2 obtained in Example 2 by XPS method.

本発明は、樹脂基材上に、光触媒物質に金属化合物が担持されている光触媒粒子を含有する光触媒層を有し、前記光触媒層の前記樹脂基材側から前記光触媒層の表面側に向かって、連続的または段階的に前記光触媒粒子の単位体積当たりの含有量が増加する、光触媒体である。   The present invention has a photocatalyst layer containing a photocatalyst particle in which a metal compound is supported on a photocatalyst material on a resin substrate, from the resin substrate side of the photocatalyst layer toward the surface side of the photocatalyst layer. , A photocatalyst body in which the content per unit volume of the photocatalyst particles increases continuously or stepwise.

上記のような光触媒層を有することにより、光触媒活性の向上と長期使用後の物性低下の抑制とが両立した光触媒体が得られる。   By having the photocatalyst layer as described above, a photocatalyst body in which improvement in photocatalytic activity and suppression of deterioration in physical properties after long-term use are compatible is obtained.

さらに、金属酸化物および有機金属化合物を含む混合液を樹脂基材上に塗布、乾燥した後、波長200nm以下の真空紫外光を照射する工程を含む本発明の光触媒体の製造方法は、非常に生産性が高く、連続生産に適しており、かつ可視光照射による光触媒活性が良好に発現し、長期使用後でも膜物性が低下することがほとんどない光触媒体を製造することができる。   Furthermore, the method for producing the photocatalyst of the present invention comprising a step of irradiating vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less after applying and drying a mixed liquid containing a metal oxide and an organometallic compound on a resin substrate is very It is possible to produce a photocatalyst that has high productivity, is suitable for continuous production, exhibits good photocatalytic activity by visible light irradiation, and hardly deteriorates film properties even after long-term use.

以下、本発明の光触媒体の構成について、詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the photocatalyst of the present invention will be described in detail.

<光触媒層>
本発明に係る光触媒層は、光のエネルギーを吸収して活性化し超親水性や、酸化還元反応などの作用を発揮する光触媒粒子を含む。
<Photocatalyst layer>
The photocatalyst layer according to the present invention includes photocatalyst particles that absorb and activate light energy to exhibit super hydrophilicity and redox reaction.

本発明の光触媒粒子は、光触媒機能を有する光触媒物質に対して、金属化合物が担持されている構造を有する。ここで、金属化合物が担持されているとは、光触媒物質に金属化合物が原子レベルで取り込まれた状態や、金属化合物の微粒子が光触媒物質の表面に付着した状態を含む。このような光触媒物質に対して金属化合物が担持されている状態は、走査型電子顕微鏡などにより観察することができる。前記金属化合物は、前記光触媒物質に対する助触媒としての機能を有する。   The photocatalyst particles of the present invention have a structure in which a metal compound is supported on a photocatalytic substance having a photocatalytic function. Here, that the metal compound is supported includes a state in which the metal compound is taken into the photocatalytic material at an atomic level and a state in which fine particles of the metal compound adhere to the surface of the photocatalytic material. Such a state where the metal compound is supported on the photocatalytic substance can be observed with a scanning electron microscope or the like. The metal compound has a function as a promoter for the photocatalytic substance.

本発明で用いられる光触媒物質の具体例としては、例えば、酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO)等が挙げられる。これらの中でも、酸化チタンは、ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型の3種の結晶構造が知られており、光触媒物質としてはアナターゼ型が好適である。なお、酸化チタンの結晶構造は、例えば、X線回折スペクトルのピーク位置に基づいて同定することができる。これら光触媒物質は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。 Specific examples of the photocatalytic substance used in the present invention include, for example, titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), and the like. Among these, titanium oxide is known to have three types of crystal structures of rutile type, anatase type, and brookite type, and the anatase type is suitable as a photocatalytic substance. The crystal structure of titanium oxide can be identified based on the peak position of the X-ray diffraction spectrum, for example. These photocatalytic substances can be used alone or in combination of two or more.

光触媒物質は、市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。合成する方法としては、例えば、硫酸チタン等を加水分解して作る方法やチタンアルコキシドを加水分解して生成するゾルゲル法などの公知の方法で製造することができる。また、後述の本発明の光触媒体の製造方法のように、光触媒物質の前駆体となる有機金属化合物に対して、波長200nm以下の真空紫外光を照射することによっても、光触媒物質を得ることができる。   A commercial product may be used as the photocatalytic substance, or a synthetic product may be used. As a synthesis method, it can be produced by a known method such as a method of hydrolyzing titanium sulfate or the like or a sol-gel method of hydrolyzing titanium alkoxide. In addition, as in the method for producing a photocatalyst of the present invention described later, a photocatalytic substance can also be obtained by irradiating a vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less to an organometallic compound that is a precursor of a photocatalytic substance. it can.

本発明に係る光触媒粒子は、可視光応答型光触媒であることが好ましい。可視光応答型光触媒としては、例えば、酸化タングステン(WO)や必要に応じて窒素、硫黄等をドープした酸化チタン(TiO)等の光触媒物質の表面に、酸化白金(PtO)、酸化金(Au)、酸化鉄(Fe)、および酸化銅(CuO)からなる群より選択される少なくとも1種の金属化合物を担持させた光触媒粒子が挙げられる。 The photocatalyst particles according to the present invention are preferably visible light responsive photocatalysts. Examples of the visible light responsive photocatalyst include platinum oxide (PtO 2 ), oxidation on the surface of a photocatalytic substance such as tungsten oxide (WO 3 ) or titanium oxide (TiO 2 ) doped with nitrogen, sulfur or the like as necessary. Examples thereof include photocatalyst particles supporting at least one metal compound selected from the group consisting of gold (Au 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), and copper oxide (CuO).

酸化チタン粒子に窒素、硫黄等をドープする方法としては、例えば、200〜700℃の温度で、酸化チタン粒子を、尿素、アミノ酸、アンモニア、硫黄担体、チオウレア、メルカプタン、デカンチオール、およびチオアセトアミドからなる群より選択される少なくとも1種の窒素化合物または硫黄化合物と接触させる方法や、前記の窒素化合物および/または硫黄化合物を酸化チタン粒子の製造工程において混合する方法等が挙げられる。   Examples of a method for doping nitrogen oxide particles with titanium oxide particles include, for example, titanium oxide particles from urea, amino acids, ammonia, sulfur carriers, thioureas, mercaptans, decanethiols, and thioacetamide at a temperature of 200 to 700 ° C. The method of making it contact with the at least 1 sort (s) of nitrogen compound or sulfur compound selected from the group which is mentioned, the method of mixing the said nitrogen compound and / or sulfur compound in the manufacturing process of a titanium oxide particle, etc. are mentioned.

ここで、ドープとは、酸化物結晶にドープ材料が原子レベルで取り込まれた状態を表し、例えば、XPS法(X線光電子分光法)でのピークのシフトにより確認できる。   Here, “dope” refers to a state in which a doped material is taken into an oxide crystal at an atomic level, and can be confirmed by, for example, a peak shift in an XPS method (X-ray photoelectron spectroscopy).

光触媒粒子中の金属化合物の含有量は、金属化合物中の金属原子が光触媒物質に対して0.01〜10質量%となる量であることが好ましく、0.05〜1.0質量%となる量であることがより好ましい。   The content of the metal compound in the photocatalyst particles is preferably an amount such that the metal atom in the metal compound is 0.01 to 10% by mass with respect to the photocatalytic substance, and is 0.05 to 1.0% by mass. More preferably, it is an amount.

本発明の光触媒層においては、光触媒層の前記樹脂基材側から前記光触媒層の表面側に向かって、連続的または段階的に光触媒粒子の単位体積当たりの含有量が増加する。ここで、光触媒粒子の単位体積当たりの含有量が増加するとは、光触媒粒子自体の含有量が増加する場合だけなく、光触媒粒子自体の含有量は変わらないが担持されている金属化合物の光触媒物質に対する量が増加する場合も包含する。しかしながら、光触媒機能を高め、長期使用後の膜物性の低下を抑制するという観点から、光触媒粒子自体の含有量が増加することが好ましい。光触媒粒子の単位体積当たりの含有量は、X線光電子分光法(XPSまたはESCA)により測定することができる。また、本発明の効果をより効率的に得るという観点から、光触媒粒子の単位体積当たりの含有量の増加は、連続的であることが好ましい。   In the photocatalyst layer of the present invention, the content per unit volume of the photocatalyst particles increases continuously or stepwise from the resin substrate side of the photocatalyst layer to the surface side of the photocatalyst layer. Here, the content per unit volume of the photocatalyst particles is increased not only when the content of the photocatalyst particles themselves is increased, but also with respect to the photocatalytic substance of the supported metal compound, although the content of the photocatalyst particles themselves is not changed. This includes cases where the amount increases. However, it is preferable that the content of the photocatalyst particles themselves is increased from the viewpoint of enhancing the photocatalytic function and suppressing deterioration of film properties after long-term use. The content per unit volume of the photocatalyst particles can be measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS or ESCA). Further, from the viewpoint of obtaining the effect of the present invention more efficiently, the increase in the content per unit volume of the photocatalyst particles is preferably continuous.

本発明に係る光触媒層は、膜の接着性を維持するために、バインダを含有することが好ましい。本発明で用いられるバインダとしては、光触媒粒子が有する光触媒機能による分解速度が極めて遅いバインダが好ましい。バインダの具体的な例としては、例えば、ビニルエーテル−フルオロオレフィンコポリマー、ビニルエステル−フルオロオレフィンコポリマー、四フッ化エチレン−パーフルオロフルオロスルフォニルエトキシプロピルビニルエーテルコポリマー等のフッ素ポリマー;ポリオルガノシロキサン、ケイ酸ナトリウム、コロイダルシリカ、ポリシラザン等のケイ素化合物、酢ビ−アクリルコポリマー等が好ましく挙げられる。これらバインダは、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。これらの中でも、フッ素ポリマーおよびケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。さらに、ポリオルガノシロキサンは、光触媒層を形成する際、波長200nm以下の真空紫外光の照射と同時に結晶化が促進され、光触媒層の接着性が向上するため、より好ましい。   The photocatalyst layer according to the present invention preferably contains a binder in order to maintain the adhesion of the film. As the binder used in the present invention, a binder having a very slow decomposition rate due to the photocatalytic function of the photocatalyst particles is preferable. Specific examples of binders include, for example, fluoropolymers such as vinyl ether-fluoroolefin copolymer, vinyl ester-fluoroolefin copolymer, tetrafluoroethylene-perfluorofluorosulfonylethoxypropyl vinyl ether copolymer; polyorganosiloxane, sodium silicate, Preferable examples include silicon compounds such as colloidal silica and polysilazane, and vinyl acetate-acrylic copolymers. These binders can be used alone or in combination of two or more. Among these, at least one selected from the group consisting of a fluoropolymer and a silicon compound is preferable. Furthermore, polyorganosiloxane is more preferable because, when forming the photocatalyst layer, crystallization is promoted simultaneously with irradiation of vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, and the adhesiveness of the photocatalyst layer is improved.

光触媒層中のバインダの含有量は、光触媒物質に対して0.02〜1.5質量%であることが好ましく、0.05〜0.5質量%であることがより好ましい。   The binder content in the photocatalyst layer is preferably 0.02 to 1.5 mass%, more preferably 0.05 to 0.5 mass%, based on the photocatalytic substance.

該光触媒層は、必要に応じて、他の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、イソシアネート系硬化剤、メラミン系硬化剤等の塗膜接着性を向上させる硬化剤、チタンカップリング剤等の光触媒粒子の凝集防止剤などが挙げられる。   The photocatalyst layer may contain other additives as necessary. Examples of the additive include a curing agent that improves coating film adhesion such as an isocyanate curing agent and a melamine curing agent, and an aggregation inhibitor for photocatalyst particles such as a titanium coupling agent.

光触媒層の膜厚は、50nm〜5μmが好ましく、100nm〜1μmがより好ましい。かような膜厚の範囲であれば、光触媒活性に優れ、透明性や膜物性に優れる。   The film thickness of the photocatalyst layer is preferably 50 nm to 5 μm, more preferably 100 nm to 1 μm. If it is the range of such a film thickness, it is excellent in photocatalytic activity, and is excellent in transparency and film | membrane physical property.

<樹脂基材>
本発明に用いられる樹脂基材としては、高い光透過性を有していれば特に制限はなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。樹脂基材の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、変性ポリエステル等の二軸延伸ポリエステルフィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド(PA)樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができるが、可視域の波長(380〜780nm)における透過率が80%以上である樹脂基材であれば、本発明に係る樹脂基材に好ましく適用することができる。なお、該樹脂基材の材料は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。さらに、該樹脂基材は、単層でもまたは2層以上の複層であってもよい。
<Resin substrate>
The resin base material used in the present invention is not particularly limited as long as it has high light transmittance, and the material, shape, structure, thickness and the like can be appropriately selected from known materials. Specific examples of the resin substrate include, for example, biaxially stretched polyester films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, and polystyrene resin. Film, polyolefin resin film such as cyclic olefin resin, vinyl resin film such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, polyether sulfone (PES) ) Resin film, polycarbonate (PC) resin film, polyamide (PA) resin film, polyimide resin film, acrylic resin film, triacetyl cellulose (TAC) resin film, etc. Rukoto is possible, as long as it is a resin substrate transmittance of 80% or more at a wavelength in the visible range (380 to 780 nm), can be preferably applied to the resin base material according to the present invention. In addition, the material of this resin base material can be used individually or in combination of 2 or more types. Further, the resin substrate may be a single layer or a multilayer of two or more layers.

本発明に用いられる樹脂基材には、塗布液の濡れ性や接着性を確保するために、表面処理を施したり易接着層を設けたりすることができる。表面処理や易接着層については、従来公知の技術を使用できる。例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理等を挙げることができる。また、易接着層としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、またはエポキシ系共重合体を含む層を挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるために2層以上の構成にしてもよい。   The resin substrate used in the present invention can be subjected to a surface treatment or an easy-adhesion layer in order to ensure the wettability and adhesion of the coating solution. A conventionally well-known technique can be used about a surface treatment or an easily bonding layer. Examples of the surface treatment include corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, high frequency treatment, glow discharge treatment, active plasma treatment, and surface activation treatment such as laser treatment. Examples of the easy adhesion layer include a layer containing polyester, polyamide, polyurethane, vinyl copolymer, butadiene copolymer, acrylic copolymer, vinylidene copolymer, or epoxy copolymer. Can be mentioned. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

樹脂基材の厚さは、特に制限されないが、5〜200μmであることが好ましく、15〜150μmであることがより好ましい。   The thickness of the resin substrate is not particularly limited, but is preferably 5 to 200 μm, and more preferably 15 to 150 μm.

<下引き層>
本発明の光触媒層と樹脂基材との間には、下引き層を設けることが好ましい。本発明で用いられる下引き層としては、光触媒作用により分解されないために、無機材料を用いた下引き層がより好ましい。下引き層を設けることにより、基材の耐久性が高くなるだけでなく、基材と光触媒層との接着性が高くなるため、光触媒層表面の膜物性や光取り出し効率も高くなる。
<Underlayer>
It is preferable to provide an undercoat layer between the photocatalyst layer of the present invention and the resin base material. The undercoat layer used in the present invention is more preferably an undercoat layer using an inorganic material because it is not decomposed by photocatalysis. By providing the undercoat layer, not only the durability of the substrate is increased, but also the adhesiveness between the substrate and the photocatalyst layer is increased, so that the film physical properties and the light extraction efficiency on the surface of the photocatalyst layer are also increased.

下引き層に含まれる無機材料としては、例えば、アモルファス酸化チタン、シリカ、ポリシラザン、ポリシロキサンオリゴマー等が挙げられる。これら無機材料は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。下引き層の形成方法も特に制限されず、例えば、塗布法、スパッタ法等が挙げられる。中でも、無機材料としてポリシラザンを用いた場合、光触媒層用塗布液とポリシラザンを含む下引き用塗布液とを同時重層塗布してから真空紫外光を照射することにより、下引き層の形成と光触媒層の形成とが同時に出来、接着性および生産性がより向上するため、より好ましい。   Examples of the inorganic material contained in the undercoat layer include amorphous titanium oxide, silica, polysilazane, and polysiloxane oligomer. These inorganic materials can be used alone or in combination of two or more. The method for forming the undercoat layer is not particularly limited, and examples thereof include a coating method and a sputtering method. In particular, when polysilazane is used as the inorganic material, the undercoat layer is formed and the photocatalyst layer is formed by irradiating vacuum ultraviolet light after simultaneously applying the photocatalyst layer coating solution and the polysilazane-containing undercoat coating solution. Can be formed at the same time, and adhesion and productivity are further improved.

下引き層の厚さは、特に制限されないが、30〜1000nmであることが好ましい。   The thickness of the undercoat layer is not particularly limited, but is preferably 30 to 1000 nm.

(光触媒体の製造方法)
本発明の光触媒体の製造方法は、光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって、連続的または段階的に光触媒粒子の単位体積当たりの含有量が増加するように光触媒層を形成できれば、どのような方法でも構わない。例えば、光触媒粒子の濃度が異なる塗布液を樹脂基材側から順次塗布・乾燥し積層していく方法;金属酸化物および有機金属化合物を混合し混合液を調製する工程と、前記混合液を前記樹脂基材上に塗布し乾燥して塗膜を得る工程と、前記塗膜に波長200nm以下の真空紫外光を照射する工程と、を含む方法などが挙げられる。
(Method for producing photocatalyst)
If the photocatalyst layer can be formed so that the content per unit volume of the photocatalyst particles increases continuously or stepwise from the resin base material side to the surface side of the photocatalyst layer according to the present invention, Any method is acceptable. For example, a method in which coating solutions having different concentrations of photocatalyst particles are sequentially applied from the resin substrate side, dried and laminated; a step of mixing a metal oxide and an organometallic compound to prepare a mixed solution; and Examples of the method include a step of applying a coating on a resin substrate and drying to obtain a coating film, and a step of irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less.

しかしながら、生産性が高く、連続生産に適しており、かつ可視光照射による光触媒活性が良好に発現し、長期間使用しても膜物性がほとんど劣化しない光触媒体を製造するという観点から、金属酸化物および有機金属化合物を混合し混合液を調製する工程と、前記混合液を前記樹脂基材上に塗布し乾燥して塗膜を得る工程と、前記塗膜に波長200nm以下の真空紫外光を照射する工程と、を含む製造方法が好ましい。以下、このような好ましい光触媒体の製造方法について詳細に説明する。   However, from the viewpoint of producing a photocatalyst that is highly productive, suitable for continuous production, exhibits good photocatalytic activity by visible light irradiation, and hardly deteriorates film properties even when used for a long period of time, metal oxidation. A step of preparing a mixed solution by mixing a product and an organometallic compound, a step of applying the mixed solution on the resin substrate and drying to obtain a coating film, and applying vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less to the coating film And a step of irradiating is preferable. Hereinafter, a method for producing such a preferable photocatalyst will be described in detail.

<混合液を調製する工程>
本工程では、金属酸化物および有機金属化合物を溶媒中で混合し、混合液を調製する。
<Step of preparing a mixed solution>
In this step, a metal oxide and an organometallic compound are mixed in a solvent to prepare a mixed solution.

前記金属酸化物は、光触媒機能を有する光触媒物質または前記光触媒物質上に担持される金属化合物となる物質であり、前記有機金属化合物は、光触媒機能を有する光触媒物質の前駆体または前記光触媒物質上に担持される金属化合物の前駆体となる物質である。その形態としては、(1)前記金属酸化物が前記光触媒物質であり、前記有機金属化合物が前記金属化合物の前駆体である形態、(2)前記有機金属化合物が前記光触媒物質の前駆体であり、前記金属酸化物が前記金属化合物である形態が挙げられる。   The metal oxide is a photocatalytic substance having a photocatalytic function or a substance to be a metal compound supported on the photocatalytic substance, and the organometallic compound is formed on a precursor of the photocatalytic substance having a photocatalytic function or on the photocatalytic substance. It is a substance that becomes a precursor of a supported metal compound. As the form, (1) the metal oxide is the photocatalytic substance, the organometallic compound is a precursor of the metal compound, and (2) the organometallic compound is the precursor of the photocatalytic substance. A form in which the metal oxide is the metal compound.

上記(1)の形態で用いられる光触媒物質となる金属酸化物の具体例としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン等が挙げられる。また、上記(1)の形態で用いられる金属化合物の前駆体となる有機金属化合物の具体例としては、例えば、ナフテン酸鉄、アセチルアセトン鉄、2−エチルヘキサン酸鉄などの有機鉄化合物、ビス[(S)−2−ヒドロキシプロピオン酸]銅(II)、銅エトキシドなどの有機銅化合物等が挙げられる。   Specific examples of the metal oxide used as the photocatalytic substance used in the form (1) include titanium oxide, zinc oxide, and tungsten oxide. Moreover, as a specific example of the organometallic compound used as the precursor of the metallic compound used with the form of said (1), organic iron compounds, such as iron naphthenate, iron acetylacetone, iron 2-ethylhexanoate, bis [ (S) -2-Hydroxypropionic acid] Organic copper compounds such as copper (II) and copper ethoxide.

上記(2)の形態で用いられる、光触媒物質の前駆体となる有機金属化合物の具体例としては、例えば、オルトチタン酸テトラエチル、チタンテトラ−2−エチルヘキソキシド、チタンラクテート、チタンテトラアセチルアセトネート等の有機チタン化合物、タングステン(V)イソプロピルオキシド、タングステン(V)エトキシドなどの有機タングステン化合物等が挙げられる。また、上記(2)の形態で用いられる金属化合物となる金属酸化物の具体例としては、例えば、酸化白金(PtO)、酸化金(Au)、酸化鉄(Fe)、および酸化銅(CuO)からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。 Specific examples of the organometallic compound used as the precursor of the photocatalytic substance used in the above form (2) include, for example, tetraethyl orthotitanate, titanium tetra-2-ethylhexoxide, titanium lactate, titanium tetraacetylacetate. And organic titanium compounds such as tungsten (V) isopropyl oxide and tungsten (V) ethoxide. Moreover, as a specific example of the metal oxide used as the metal compound used in the above form (2), for example, platinum oxide (PtO 2 ), gold oxide (Au 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ). And at least one selected from the group consisting of copper oxide (CuO).

これらの形態のうち、光触媒物質への金属化合物の担持がより均一になり、より高い光触媒性能が得られるという観点から、(1)の形態が好ましい。   Among these forms, the form of (1) is preferable from the viewpoint that the support of the metal compound on the photocatalytic substance becomes more uniform and higher photocatalytic performance can be obtained.

混合液の溶媒としては、例えば、トルエン、ヘキサン、ベンゼン、キシレン、エチルベンゼン等の炭化水素類、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールなどのアルコ−ル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピルなどのエステル類等が挙げられる。   Examples of the solvent of the mixed solution include hydrocarbons such as toluene, hexane, benzene, xylene, and ethylbenzene, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and isopropyl alcohol, ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, and propyl acetate. And esters.

上記(1)の形態の場合、混合液中の金属酸化物の濃度は、30〜80質量%であることが好ましく、混合液中の有機金属化合物の濃度は、0.00003〜0.08質量%であることが好ましい。また、上記(2)の形態の場合、混合液中の金属酸化物の濃度は、0.00003〜0.08質量%であることが好ましく、混合液中の有機金属化合物の濃度は、30〜80質量%であることが好ましい。   In the case of the above form (1), the concentration of the metal oxide in the mixed solution is preferably 30 to 80% by mass, and the concentration of the organometallic compound in the mixed solution is 0.00003 to 0.08 mass. % Is preferred. In the case of the form (2), the concentration of the metal oxide in the mixed solution is preferably 0.00003 to 0.08% by mass, and the concentration of the organometallic compound in the mixed solution is 30 to It is preferable that it is 80 mass%.

バインダを有する光触媒層を得る場合には、前記混合液にバインダを添加する。バインダの具体例は、上記と同様であるので、ここでは説明を省略する。   When obtaining a photocatalyst layer having a binder, a binder is added to the mixed solution. Since the specific example of a binder is the same as that of the above, description is abbreviate | omitted here.

また、上記のような製造方法においては、金属酸化物の結晶性が低いほうが、最終的に得られる光触媒粒子中の光触媒物質と金属化合物との結合性や、光触媒層の基材への接着性が向上するため、より好ましい。   In addition, in the production method as described above, the lower the crystallinity of the metal oxide, the better the bondability between the photocatalyst substance and the metal compound in the finally obtained photocatalyst particles, and the adhesion of the photocatalyst layer to the substrate. Is more preferable.

<混合液を樹脂基材上に塗布し乾燥する工程>
本工程では、上記工程で調製した混合液を樹脂基材上に塗布し、乾燥する。これにより、混合液中の固形分からなる塗膜が得られる。
<The process of apply | coating a liquid mixture on a resin base material, and drying>
In this step, the mixed solution prepared in the above step is applied onto a resin substrate and dried. Thereby, the coating film which consists of solid content in a liquid mixture is obtained.

塗布方法は、特に制限されず、例えば、ナチュラルコーター、ナイフベルトコーター、フローティングナイフ、ロールコート、エアーナイフコート、ナイフオーバーロール、ナイフオンブランケット、スプレー、ディップ、キスロール、スクイーズロール、リバースロール、エアブレード、カーテンフローコーター、ドクターブレード、ワイヤーバー、ダイコーター、カンマコーター、スピンコーター、ベーカーアプリケーターおよびグラビアコーター等の装置を用いる種々の塗布方法が挙げられる。   Application method is not particularly limited, for example, natural coater, knife belt coater, floating knife, roll coat, air knife coat, knife over roll, knife on blanket, spray, dip, kiss roll, squeeze roll, reverse roll, air blade And various coating methods using apparatuses such as curtain flow coaters, doctor blades, wire bars, die coaters, comma coaters, spin coaters, baker applicators, and gravure coaters.

乾燥の条件も特に制限されないが、25〜200℃の温度で、5〜30分間乾燥することが好ましい。   Although the drying conditions are not particularly limited, it is preferable to dry at a temperature of 25 to 200 ° C. for 5 to 30 minutes.

なお、下引き層を設置する場合は、本工程の前に、予め設置しておいてもよいし、本工程において、下引き層用塗布液を前記混合液と同時重層塗布により樹脂基材上に塗布して設置してもよい。同時重層塗布の方法としては、例えば、米国特許第2,761,419号明細書、米国特許第2,761,791号明細書などに記載のスライドホッパー塗布法、エクストルージョンコート法などが挙げられる。   When an undercoat layer is to be installed, it may be installed in advance before this step. In this step, the undercoat layer coating solution is applied onto the resin substrate by simultaneous multilayer coating with the mixed solution. It may be applied and installed. Examples of the simultaneous multilayer coating method include a slide hopper coating method and an extrusion coating method described in US Pat. No. 2,761,419, US Pat. No. 2,761,791, and the like. .

<波長200nm以下の真空紫外光を照射する工程>
本工程では、上記で得られた塗膜に対して波長200nm以下の真空紫外光を照射する。これにより、当該塗膜が光触媒層へと変換される。
<Step of irradiating vacuum ultraviolet light with a wavelength of 200 nm or less>
In this step, the coating film obtained above is irradiated with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less. Thereby, the said coating film is converted into a photocatalyst layer.

本工程は、化合物内の原子間結合力より大きい100〜200nmの光エネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみによる作用により、原子の結合を直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温の条件で、光触媒層の形成を行う。本工程により、(a)有機金属化合物の酸化、(b)光触媒物質への金属化合物の担持、および(c)光触媒粒子の含有量を傾斜分布させることを同時に行うことができ、かつ生産性が高く、連続生産に適した製造方法となる。   This step uses light energy of 100 to 200 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the compound, and the oxidation of the active oxygen or ozone while directly cutting the atomic bond by the action of only the photon called the photon process. By allowing the reaction to proceed, the photocatalyst layer is formed under relatively low temperature conditions. By this step, (a) the oxidation of the organometallic compound, (b) the loading of the metal compound on the photocatalytic substance, and (c) the content distribution of the photocatalytic particles can be performed at the same time, and the productivity is improved. High manufacturing method suitable for continuous production.

真空紫外光としては、エキシマ光、Fレーザー等が挙げられるが、エキシマ光が好ましい。 Examples of the vacuum ultraviolet light include excimer light and F 2 laser, and excimer light is preferable.

真空紫外光の光源としては、希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。Xe、Kr、Ar、Neなどの希ガスの原子は、化学的に結合して分子を作らないため、不活性ガスと呼ばれる。しかし、放電などによりエネルギーを得た希ガスの原子(励起原子)は他の原子と結合して分子を作ることができる。希ガスがキセノンの場合には、
e+Xe→e+Xe
Xe+Xe+Xe→Xe +Xe
となり、励起されたエキシマ分子であるXe が基底状態に遷移するときに172nmのエキシマ光を発光する。エキシマランプの特徴としては、放射が一つの波長に集中し、必要な光以外がほとんど放射されないので効率が高いことが挙げられる。加えて、発光効率が他の希ガスよりも高いことや、大面積へ照射するためのランプを石英ガラスで作製できることから、Xeエキシマランプを好ましく使用することができる。
As a light source for vacuum ultraviolet light, a rare gas excimer lamp is preferably used. Atoms of noble gases such as Xe, Kr, Ar, and Ne are called inert gases because they are not chemically bonded to form molecules. However, a rare gas atom (excited atom) that has gained energy by discharge or the like can combine with other atoms to form a molecule. When the rare gas is xenon,
e + Xe → e + Xe *
Xe * + Xe + Xe → Xe 2 * + Xe
Thus, when the excited excimer molecule Xe 2 * transitions to the ground state, excimer light of 172 nm is emitted. A feature of the excimer lamp is that the radiation is concentrated on one wavelength, and since only the necessary light is not emitted, the efficiency is high. In addition, the Xe excimer lamp can be preferably used because the luminous efficiency is higher than that of other rare gases and a lamp for irradiating a large area can be made of quartz glass.

エネルギーの観点のみであれば、Arエキシマ光(波長126nm)が最も高いエネルギーを有する。しかしながら、Arエキシマ光は、石英ガラスでの吸収が無視できないほど大きくなるため、二酸化珪素ガラスではなく炭酸カルシウムガラスを用いる必要がある。しかし、炭酸カルシウムガラスは非常に割れやすく、大面積を照射するランプとしては製造が困難であるのが実情である。   From the standpoint of energy only, Ar excimer light (wavelength 126 nm) has the highest energy. However, since Ar excimer light becomes so large that absorption in quartz glass cannot be ignored, it is necessary to use calcium carbonate glass instead of silicon dioxide glass. However, the fact is that calcium carbonate glass is very fragile and is difficult to manufacture as a lamp that irradiates a large area.

Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。また、有機物の結合を解離させる波長の短い172nmの光のエネルギーは能力が高いことが知られている。この活性酸素や、オゾンと紫外線放射とが有する高いエネルギーによって、短時間で膜の改質を実現できる。したがって、波長185nm、254nmの発する低圧水銀ランプやプラズマ洗浄と比べて高スループットに伴うプロセス時間の短縮や設備面積の縮小、熱によるダメージを受けやすい有機材料やプラスチック基板などへの照射を可能としている。   The Xe excimer lamp is excellent in luminous efficiency because it emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen. In addition, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm for dissociating the bonds of organic substances has high ability. The film can be reformed in a short time by the high energy of this active oxygen, ozone and ultraviolet radiation. Therefore, compared with low-pressure mercury lamps with wavelengths of 185 nm and 254 nm and plasma cleaning, it is possible to shorten the process time associated with high throughput, reduce the equipment area, and irradiate organic materials and plastic substrates that are easily damaged by heat. .

エキシマ照射時の雰囲気としては、酸素濃度が0.001〜5体積%であることが好ましい。さらには、酸素濃度が0.01〜3体積%であると、性能が安定してより好ましい。酸素濃度が5体積%を超えると、結合の切断よりも活性酸素等を発生させる方にエネルギーを使用してしまい、0.001体積%未満に下げても、エキシマ光の照射効率は殆ど変化せず、改質効率および膜の組成制御性も変化せず、酸素を置換する時間も余計に必要となるため、生産性向上の効果が得られ難い。酸素以外のガスとしては、乾燥不活性ガスを用いることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスを用いることがより好ましい。酸素濃度の調整は、照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。   As an atmosphere during excimer irradiation, the oxygen concentration is preferably 0.001 to 5% by volume. Furthermore, it is more preferable that the oxygen concentration is 0.01 to 3% by volume because the performance is stable. When the oxygen concentration exceeds 5% by volume, energy is used to generate active oxygen rather than bond breakage, and even if the oxygen concentration is reduced to less than 0.001% by volume, the excimer light irradiation efficiency is hardly changed. Furthermore, the reforming efficiency and the composition controllability of the film do not change, and the time for replacing oxygen is necessary, so that it is difficult to obtain the effect of improving productivity. As the gas other than oxygen, a dry inert gas is preferably used, and dry nitrogen gas is more preferably used from the viewpoint of cost. The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rates of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.

ステージ温度については、熱をかけるとより反応が進みやすいため、ある程度高いことが好ましい。その場合の温度は、50℃以上でかつ樹脂基材のガラス転移点(Tg)+80℃以下の温度範囲が好ましく、50℃以上でかつ樹脂基材のTg+30℃以下の温度範囲が、樹脂基材を痛めずに光触媒層の反応性が良好になるため、より好ましい。   The stage temperature is preferably high to some extent because the reaction is more likely to proceed when heat is applied. In this case, the temperature is preferably 50 ° C. or higher and the glass transition point (Tg) of the resin base material + 80 ° C. or lower, and the temperature range of 50 ° C. or higher and the resin base Tg + 30 ° C. or lower is preferable. Since the reactivity of the photocatalyst layer is improved without damaging the above, it is more preferable.

照射強度が高ければ、改質反応を短時間化することができる。また、内部まで侵入する光子の数も増加するため膜質の良化(高密度化)が可能である。但し、照射時間を長くしすぎると平面性の劣化や他の材料にダメージを与える場合がある。一般的には、照射強度と照射時間との積で表される積算光量で反応進行具合を考えるが、組成は同一でも、様々な構造形態をとる材料に於いては、照射強度の絶対値が重要になる場合もある。   If the irradiation intensity is high, the modification reaction can be shortened. In addition, since the number of photons penetrating into the interior increases, the film quality can be improved (densification). However, if the irradiation time is too long, the planarity may be deteriorated or other materials may be damaged. In general, the reaction progress is considered by the integrated light quantity expressed by the product of the irradiation intensity and the irradiation time. However, the absolute value of the irradiation intensity is the same for the materials having the same composition but having various structural forms. It can be important.

積算照射エネルギーは、特に制限されないが、1000〜10000mJ/cmが好ましい。 The integrated irradiation energy is not particularly limited, but is preferably 1000 to 10,000 mJ / cm 2 .

(用途)
本発明の光触媒体は、環境浄化、脱臭、防汚、殺菌等の機能を有しており、これらの機能を必要とする用途に用いることができる。具体的には、電子デバイス、内装部材、空気清浄機などへの適用が好ましい。中でも、有機ELやLED、蛍光灯などの可視光光源を用いた電子デバイスが特に好ましい。可視光光源を用いた電子デバイスとは、照明、表示デバイス、ディスプレイなどで、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられる。
(Use)
The photocatalyst of the present invention has functions such as environmental purification, deodorization, antifouling, and sterilization, and can be used for applications that require these functions. Specifically, application to electronic devices, interior members, air purifiers, and the like is preferable. Among these, an electronic device using a visible light source such as an organic EL, LED, or fluorescent lamp is particularly preferable. Electronic devices using visible light sources are lighting, display devices, displays, etc., for example, home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, electrophotography Examples include a light source of a copying machine, a light source of an optical communication processor, and a light source of an optical sensor.

以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。なお、光触媒粒子の含有量の測定は、下記の方法で行った。   Examples of the present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the following description, “part” or “%” is used, but “part by mass” or “% by mass” is expressed unless otherwise specified. The content of photocatalyst particles was measured by the following method.

〔光触媒粒子の含有量測定〕
得られた光触媒層を、イオンエッチング法を用いて、表面から深さ方向にエッチングを行い、X線光電子分光分析装置(VGサイエンティフィック社製、ESCA LAB−200R)を用いて、光触媒層表面を0nmとして、10nm毎に金属化合物の量、または金属化合物が担持されている光触媒物質(光触媒粒子)の量を測定した。表面から樹脂基材までの10nm毎の測定値を平均した値に対する表面から10nmの位置の測定値の比率、および前記平均した値に対する樹脂基材から10nm手前側の測定値の比率を表1に示した。
[Measurement of photocatalyst particle content]
The obtained photocatalyst layer is etched from the surface in the depth direction using an ion etching method, and the surface of the photocatalyst layer is obtained using an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA LAB-200R, manufactured by VG Scientific). The amount of the metal compound or the amount of the photocatalytic substance (photocatalyst particles) carrying the metal compound was measured every 10 nm. Table 1 shows the ratio of the measured value at the position of 10 nm from the surface to the value obtained by averaging the measured values every 10 nm from the surface to the resin base material, and the ratio of the measured value on the near side 10 nm from the resin base material to the averaged value. Indicated.

(実施例1)
〔光触媒体の作製〕
チタンテトラ−2−エチルヘキソキシドの濃度が50質量%であるトルエン溶液に、酸化チタン(TiO)に対して鉄の割合が0.1質量%になるようにFe粒子を加え、さらにポリオルガノシロキサン(JSR株式会社製、グラスカ)をTiOに対して0.25質量%になるように加えて、光触媒層塗布液1を作製した。前記光触媒層塗布液1を、厚さ50μmのポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム上に、乾燥後の膜厚が400nmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、150℃で10分間乾燥した後、下記の条件で真空紫外光を照射することにより、光触媒体1を作製した。
Example 1
[Production of photocatalyst]
Fe 2 O 3 particles were added to a toluene solution having a titanium tetra-2-ethylhexoxide concentration of 50 mass% so that the ratio of iron to titanium oxide (TiO 2 ) was 0.1 mass%. Furthermore, polyorganosiloxane (manufactured by JSR Corporation, Glasca) was added so as to be 0.25% by mass with respect to TiO 2 to prepare a photocatalyst layer coating solution 1. The photocatalyst layer coating solution 1 was applied on a polyethylene naphthalate (PEN) film having a thickness of 50 μm using a spin coater so that the film thickness after drying was 400 nm, and dried at 150 ° C. for 10 minutes. Photocatalyst body 1 was produced by irradiating with vacuum ultraviolet light under the following conditions.

〔真空紫外光照射条件〕
実質的に水蒸気を除去し、酸素濃度が0.1体積%に維持されるように窒素と酸素とを適量供給した装置チャンバー内に、塗布液を乾燥した後の光触媒体を80℃、移動速度0.6mm/minで供給した。172nmの真空紫外線を照射する二重管構造を有するXeエキシマランプを用い、照射距離3mm、最大照度90mW/cm、積算照射エネルギー2000mJ/cmの条件でエキシマ光を照射した。このときの積算照射エネルギーの測定は、浜松ホトニクス株式会社製の紫外線積算光量計:C8026/H8025 UV POWER METERを用いた。また、測定に先立ち、Xeエキシマランプの照度を安定させるため、Xeエキシマランプ点灯後に10分間のエージング時間を設けた。
[Vacuum UV irradiation conditions]
The photocatalyst after drying the coating solution is moved to 80 ° C. at a moving speed in an apparatus chamber in which appropriate amounts of nitrogen and oxygen are supplied so that water vapor is substantially removed and the oxygen concentration is maintained at 0.1% by volume. It was supplied at 0.6 mm / min. Excimer light was irradiated under the conditions of an irradiation distance of 3 mm, a maximum illuminance of 90 mW / cm 2 , and an integrated irradiation energy of 2000 mJ / cm 2 using a Xe excimer lamp having a double tube structure that irradiates vacuum ultraviolet rays of 172 nm. In this case, the integrated irradiation energy was measured using an ultraviolet integrated light meter manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd .: C8026 / H8025 UV POWER METER. Prior to measurement, in order to stabilize the illuminance of the Xe excimer lamp, an aging time of 10 minutes was provided after the Xe excimer lamp was turned on.

イオンエッチング法を用いたX線光電子分光分析装置(XPS法)により、光触媒体1を観察したところ、光触媒層中の酸化チタンの含有量が、樹脂基材側から光触媒層の表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 1 was observed by an X-ray photoelectron spectroscopic analyzer (XPS method) using an ion etching method, the content of titanium oxide in the photocatalyst layer was directed from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer. It was confirmed that the number increased continuously.

(実施例2)
80℃の純水690mLに対して四塩化チタン水溶液(Ti含有量17.0質量%)60gを1g/minで滴下後、85℃で60分間攪拌し、得られたゾルを電気透析でpH4まで脱塩素処理を行い、さらに120℃で24時間乾燥し、酸化チタン(TiO)を作製した。作製したTiOの50質量%トルエン溶液に、TiOに対して鉄の割合が0.1質量%になるように、2−エチルヘキサン酸鉄を加え、さらにポリオルガノシロキサン(JSR株式会社製、グラスカ)をTiOに対して0.25質量%になるように加えて、光触媒層塗布液2を作製した。この光触媒層塗布液2を、PENフィルム上に乾燥後の膜厚が400nmになるように塗布し、150℃で10分間乾燥した後、光触媒体1と同様にして真空紫外光を照射して、光触媒体2を作製した。
(Example 2)
60 g of titanium tetrachloride aqueous solution (Ti content: 17.0% by mass) was added dropwise to 690 mL of 80 ° C. pure water at 1 g / min, followed by stirring at 85 ° C. for 60 minutes, and the resulting sol was adjusted to pH 4 by electrodialysis. A dechlorination treatment was performed, and further dried at 120 ° C. for 24 hours to produce titanium oxide (TiO 2 ). 50 wt% toluene solution of TiO 2 produced as the proportion of iron is 0.1% by weight with respect to TiO 2, 2-ethylhexanoate, iron was added, further polyorganosiloxanes (JSR Corporation, The photocatalyst layer coating solution 2 was prepared by adding 0.25% by mass of silicate glass) to TiO 2 . This photocatalyst layer coating solution 2 was applied on the PEN film so that the film thickness after drying was 400 nm, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then irradiated with vacuum ultraviolet light in the same manner as the photocatalyst 1. Photocatalyst body 2 was produced.

図1は、光触媒体2の光触媒層中の酸化鉄含有量の厚み方向の変化を、上記の〔光触媒粒子の含有量測定〕(XPS法)により測定した結果を示すグラフである。図1から分かるように、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   FIG. 1 is a graph showing the results of measuring the change in the thickness direction of the iron oxide content in the photocatalyst layer of the photocatalyst 2 by the above-mentioned [Measurement of content of photocatalyst particles] (XPS method). As can be seen from FIG. 1, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer.

(実施例3)
PENフィルムに、下記のようなスパッタ法で予めシリカ下引き層を形成したこと以外は、実施例2と同様にして、光触媒体3を作製した。
(Example 3)
A photocatalyst 3 was produced in the same manner as in Example 2 except that a silica undercoat layer was previously formed on the PEN film by the sputtering method described below.

〔シリカ下引き層形成(スパッタ法)〕
RFマグネトロンスパッタ装置を用い、純度99.9%以上のSiOターゲットを用い、さらに導入ガスはアルゴンおよび酸素を使用して、印加電力200W、13.56KHz、真空度8×10−4Pa(6×10−6Torr)、ガス圧3.07Pa(23mTorr)、ガス分配率 Ar/O=20/3、基体温度300℃の条件で、膜厚0.6μmのシリカ下引き層を作製した。
[Silica undercoat layer formation (sputtering method)]
An RF magnetron sputtering apparatus was used, a SiO 2 target with a purity of 99.9% or higher was used, and argon and oxygen were used as the introduced gas, with an applied power of 200 W, 13.56 KHz, and a degree of vacuum of 8 × 10 −4 Pa (6 A silica undercoat layer having a thickness of 0.6 μm was prepared under the conditions of × 10 −6 Torr), gas pressure 3.07 Pa (23 mTorr), gas distribution rate Ar / O 2 = 20/3, and substrate temperature of 300 ° C.

XPS法により光触媒体3を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 3 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer in the same manner as the photocatalyst body 2.

(実施例4)
下記のチタンアルコキシド加水分解縮合液を、乾燥時の膜厚が50nmになるようにPENフィルム上にスピンコーターを用いて塗布し、80℃で10分間乾燥して、アモルファス酸化チタンを含む下引き層を形成したこと以外は、実施例2と同様にして、光触媒体4を作製した。
Example 4
The following titanium alkoxide hydrolysis condensate is applied onto a PEN film using a spin coater so that the film thickness upon drying is 50 nm, dried at 80 ° C. for 10 minutes, and an undercoat layer containing amorphous titanium oxide A photocatalyst 4 was produced in the same manner as in Example 2 except that was formed.

(チタンアルコキシド加水分解縮合液)
エチルセロソルブ150gに、チタンテトライソプロポキシド(商品名:A−1、日本曹達株式会社製)75gを攪拌しながら滴下し、この溶液にエチルセロソルブ58g、蒸留水4.5g、60質量%濃硝酸13gを攪拌しながら滴下し、30℃で4時間攪拌することでチタンアルコキシド加水分解縮合液を得た。
(Titanium alkoxide hydrolysis condensate)
To 150 g of ethyl cellosolve, 75 g of titanium tetraisopropoxide (trade name: A-1, Nippon Soda Co., Ltd.) was added dropwise with stirring. To this solution, 58 g of ethyl cellosolve, 4.5 g of distilled water, 60% by mass concentrated nitric acid 13 g was added dropwise with stirring, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 4 hours to obtain a titanium alkoxide hydrolysis condensation liquid.

XPS法により光触媒体4を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 4 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin base material side to the surface side of the photocatalyst layer as in the photocatalyst body 2.

(実施例5)
下記のポリシラザン塗布液を乾燥後の膜厚が200nmとなるようにPENフィルム上にワイヤレスバーを用いて塗布し、100℃で2分間乾燥して下引き層を形成したこと以外は、実施例2と同様にして、光触媒体5を作製した。
(Example 5)
Example 2 except that the following polysilazane coating solution was applied on a PEN film using a wireless bar so that the film thickness after drying was 200 nm and dried at 100 ° C. for 2 minutes to form an undercoat layer. In the same manner as above, a photocatalyst 5 was produced.

〔ポリシラザン塗布液〕
無触媒のパーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NN120−20)と、アミン触媒を固形分で5質量%含有するパーヒドロポリシラザンの20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NAX120−20)とを、アミン触媒が固形分として1質量%になるように調製した後、総固形分量が5質量%になるようにジブチルエーテルで希釈して、ポリシラザン塗布液を作製した。
[Polysilazane coating solution]
A dibutyl ether solution containing 20% by mass of non-catalytic perhydropolysilazane (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica (registered trademark) NN120-20), and 20 of perhydropolysilazane containing 5% by mass of an amine catalyst in solid content. A mass% dibutyl ether solution (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica (registered trademark) NAX120-20) was prepared so that the amine catalyst had a solid content of 1% by mass, and the total solid content was 5% by mass. The solution was diluted with dibutyl ether to prepare a polysilazane coating solution.

XPS法により光触媒体5を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 5 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer as in the photocatalyst body 2.

(実施例6)
2−エチルヘキサン酸鉄の代わりに銅エトキシドを用いたこと以外は、実施例5と同様にして、光触媒体6を作製した。
(Example 6)
A photocatalyst 6 was produced in the same manner as in Example 5 except that copper ethoxide was used instead of iron 2-ethylhexanoate.

XPS法により光触媒体6を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化銅の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 6 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of copper oxide was continuously increased from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer in the same manner as the photocatalyst body 2.

(実施例7)
ポリオルガノシロキサンの代わりに、フッ素ポリマー(旭硝子株式会社製、ルミフロン(登録商標)LF200)をTiOに対して0.1質量%を加え、さらに光触媒層塗布液2にイソシアネート系硬化剤 0.02質量%を加えたこと以外は、実施例2と同様にして、光触媒体7を作製した。
(Example 7)
Instead of polyorganosiloxane, 0.1% by mass of fluoropolymer (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Lumiflon (registered trademark) LF200) with respect to TiO 2 is added, and further, an isocyanate-based curing agent 0.02 is added to the photocatalyst layer coating solution 2. A photocatalyst 7 was produced in the same manner as in Example 2 except that mass% was added.

XPS法により光触媒体7を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 7 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin base material side to the surface side of the photocatalyst layer as in the photocatalyst body 2.

(実施例8)
ポリオルガノシロキサンの代わりに、酢ビ−アクリルコポリマー(DIC株式会社製、ボンコート(登録商標))を用いたこと以外は、実施例7と同様にして、光触媒体8を作製した。
(Example 8)
A photocatalyst 8 was produced in the same manner as in Example 7 except that a vinyl acetate-acrylic copolymer (manufactured by DIC Corporation, Boncoat (registered trademark)) was used instead of polyorganosiloxane.

XPS法により光触媒体8を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 8 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer, as in the photocatalyst body 2.

(実施例9)
ポリオルガノシロキサンを用いなかったこと以外は、実施例5と同様にして、光触媒体9を作製した。
Example 9
A photocatalyst 9 was prepared in the same manner as in Example 5 except that no polyorganosiloxane was used.

XPS法により光触媒体9を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 9 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer in the same manner as the photocatalyst body 2.

(実施例10)
酸化チタン粒子としてアナターゼ型酸化チタン(石原産業株式会社製、ST−01)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、光触媒体10を作製した。
(Example 10)
Photocatalyst body 10 was produced in the same manner as Example 5 except that anatase-type titanium oxide (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., ST-01) was used as the titanium oxide particles.

XPS法により光触媒体10を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 10 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer in the same manner as the photocatalyst body 2.

(実施例11)
酸化チタン(TiO)の代わりに下記のように作製した酸化タングステン(WO)を用いたこと以外は、実施例6と同様にして、光触媒体11を作製した。
(Example 11)
A photocatalyst 11 was produced in the same manner as in Example 6 except that tungsten oxide (WO 3 ) produced as follows was used instead of titanium oxide (TiO 2 ).

〔酸化タングステンの作製〕
メタタングステン酸アンモニウム水溶液(日本無機化学工業株式会社製、MW−2)500gを110℃で18時間乾燥し、さらに500℃1時間焼成した後、洗浄、乾燥して酸化タングステン粒子を得た。
[Production of tungsten oxide]
500 g of ammonium metatungstate aqueous solution (manufactured by Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd., MW-2) was dried at 110 ° C. for 18 hours, further calcined at 500 ° C. for 1 hour, washed and dried to obtain tungsten oxide particles.

XPS法により光触媒体11を観察したところ、光触媒体2と同様に、酸化鉄の含有量が光触媒層の樹脂基材側から表面側に向かって連続的に多くなっていることが確認できた。   When the photocatalyst body 11 was observed by the XPS method, it was confirmed that the content of iron oxide was continuously increased from the resin substrate side to the surface side of the photocatalyst layer in the same manner as the photocatalyst body 2.

(実施例12)
アナターゼ型酸化チタン(石原産業株式会社製、ST−01)をアンモニア気流中(1SCCM)において、550℃で3時間アニールして窒素ドープ酸化チタン粒子を作製した。前記窒素ドープ酸化チタン粒子の10質量%水溶液に、FeCl・2HO(和光純薬工業株式会社製)を、TiOに対する鉄の割合が0.1質量%となるように加え、攪拌しながら90℃に加熱して1時間保持した。この水溶液を吸引濾過し、洗浄後、110℃で加熱乾燥することにより、酸化鉄が担持された酸化チタン粒子を得た。
(Example 12)
Anatase type titanium oxide (Ishihara Sangyo Co., Ltd., ST-01) was annealed at 550 ° C. for 3 hours in an ammonia stream (1SCCM) to prepare nitrogen-doped titanium oxide particles. FeCl 3 .2H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added to a 10% by mass aqueous solution of the nitrogen-doped titanium oxide particles so that the ratio of iron to TiO 2 is 0.1% by mass and stirred. The mixture was heated to 90 ° C. and held for 1 hour. The aqueous solution was subjected to suction filtration, washed, and dried by heating at 110 ° C. to obtain titanium oxide particles carrying iron oxide.

実施例5と同様にポリシラザン塗布液を塗布、乾燥した後に、実施例1と同様に真空紫外光を照射して下引き層を形成したPENフィルム上に、前記の酸化鉄が担持された酸化チタン粒子を用いて下記処方で作製した光触媒層塗布液を、乾燥後の膜厚が100nmになるように塗布し、乾燥した。その後、下記光触媒層塗布液中の酸化チタンとポリオルガノシロキサンとの混合比率がそれぞれ5:8、8:5、および10:3(重量比)となるように作製した光触媒層塗布液を乾燥後の膜厚が各々100nmになるように順次塗布・乾燥し、合計400nmの光触媒層が形成された光触媒体12を得た。   After applying and drying the polysilazane coating solution in the same manner as in Example 5, the titanium oxide carrying the iron oxide on the PEN film formed with an undercoat layer by irradiation with vacuum ultraviolet light in the same manner as in Example 1 The photocatalyst layer coating solution prepared by using the particles according to the following formulation was applied and dried so that the film thickness after drying was 100 nm. Then, after drying the photocatalyst layer coating solution prepared so that the mixing ratios of titanium oxide and polyorganosiloxane in the photocatalyst layer coating solution below were 5: 8, 8: 5, and 10: 3 (weight ratio), respectively. The film was sequentially applied and dried so that each of the film thicknesses became 100 nm, and a photocatalyst body 12 having a total of 400 nm of photocatalyst layer was obtained.

〔光触媒層塗布液〕
酸化鉄が担持された酸化チタン 3g、ポリオルガノシロキサン(JSR株式会社製、グラスカ)10g、イソプロピルアルコール 22ml。
[Photocatalyst layer coating solution]
3 g of titanium oxide carrying iron oxide, 10 g of polyorganosiloxane (manufactured by JSR Corporation, Glasca), 22 ml of isopropyl alcohol.

(比較例1)
酸化チタンとポリオルガノシロキサンとの混合比率が10:3(重量比)である光触媒層塗布液を、実施例12と同様にして下引き層を形成したPENフィルム上に乾燥後の膜厚が400nmになるように塗布し、乾燥することにより、光触媒体13を得た。
(Comparative Example 1)
A photocatalyst layer coating solution having a mixing ratio of titanium oxide and polyorganosiloxane of 10: 3 (weight ratio) was dried on a PEN film having an undercoat layer in the same manner as in Example 12, and the film thickness after drying was 400 nm. The photocatalyst body 13 was obtained by applying and drying.

(比較例2)
オルトチタン酸テトラエチルの濃度が50質量%であるトルエン溶液を、PENフィルム上に乾燥時の膜厚が400nmになるように塗布し、150℃で10分間乾燥した後、実施例1と同様の方法で真空紫外光を照射して、光触媒体14を得た。
(Comparative Example 2)
A toluene solution having a tetraethyl orthotitanate concentration of 50% by mass was applied onto a PEN film so that the film thickness upon drying was 400 nm, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and then the same method as in Example 1. The photocatalyst body 14 was obtained by irradiation with vacuum ultraviolet light.

(比較例3)
オルトチタン酸テトラエチルの濃度が50質量%であるトルエン溶液に、TiOに対する鉄の割合が0.1質量%となるように2−エチルヘキサン酸鉄を加えたこと以外は、比較例2と同様にして、光触媒体15を作製した。
(Comparative Example 3)
Comparative Example 2 except that iron 2-ethylhexanoate was added to a toluene solution having a tetraethyl orthotitanate concentration of 50% by mass so that the ratio of iron to TiO 2 was 0.1% by mass. Thus, a photocatalyst body 15 was produced.

(光触媒体の評価)
光触媒性能および長期点灯後の膜安定性評価は、光触媒体上に、以下のようにして有機EL層を形成した有機EL照明装置を用いて行った。
(Evaluation of photocatalyst)
Evaluation of photocatalytic performance and film stability after long-term lighting was performed using an organic EL lighting device in which an organic EL layer was formed on a photocatalyst as follows.

〔有機EL層の作製〕
光触媒体の樹脂基板上(光触媒層が存在しない表面上)に、ITO(インジウムスズ酸化物:屈折率1.85)を100nmの厚さに製膜しパターニングを行った後、このITO導電性層を設けた基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この基板上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製、Baytron(登録商標)P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を3000rpm、30秒時の条件でスピンコート法により製膜した後、基板表面温度200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの正孔注入層を設けた。
[Production of organic EL layer]
This ITO conductive layer is formed by patterning ITO (indium tin oxide: refractive index 1.85) to a thickness of 100 nm on a photocatalyst resin substrate (on the surface where the photocatalyst layer is not present). The substrate provided with was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes. On this substrate, a solution obtained by diluting poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS, Bayer, Baytron (registered trademark) P Al 4083) to 70% with pure water at 3000 rpm, After forming a film by spin coating under the condition of 30 seconds, it was dried at a substrate surface temperature of 200 ° C. for 1 hour to provide a hole injection layer having a thickness of 30 nm.

この基板を、窒素雰囲気下、JIS B 9920:2002に準拠して測定した清浄度がクラス100であり、露点温度が−80℃以下、酸素濃度0.8ppmであるグローブボックスへ移した。グローブボックス中にて下記の成分である正孔輸送層用塗布液を調製し、スピンコーターにて、1500rpm、30秒の条件で塗布した。この基板を、基板表面温度150℃で30分間加熱乾燥し、正孔輸送層を設けた。別途用意した基板にて、同条件にて塗布を行い測定したところ、膜厚は20nmであった。   This substrate was transferred to a glove box having a cleanness measured in accordance with JIS B 9920: 2002 of class 100, a dew point temperature of −80 ° C. or lower, and an oxygen concentration of 0.8 ppm in a nitrogen atmosphere. A coating solution for a hole transport layer, which is the following component, was prepared in a glove box, and applied with a spin coater under conditions of 1500 rpm and 30 seconds. This substrate was dried by heating at a substrate surface temperature of 150 ° C. for 30 minutes to provide a hole transport layer. The film thickness was 20 nm when it apply | coated and measured on the conditions with the board | substrate prepared separately.

<正孔輸送層用塗布液>
モノクロロベンゼン 100g、ポリ−N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン(ADS254BE:アメリカン・ダイ・ソース社製)0.5g。
<Coating liquid for hole transport layer>
Monochlorobenzene 100 g, poly-N, N′-bis (4-butylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) benzidine (ADS254BE: manufactured by American Die Source) 0.5 g.

次いで、発光層用塗布液を下記のように調製し、スピンコーターにて、2000rpm、30秒の条件で塗布した。さらに基板表面温度120℃で30分加熱し、発光層を設けた。別途用意した基板にて、同条件にて塗布を行い測定したところ、膜厚は40nmであった。なお、下記発光層用塗布液中の成分のうち、最も低いTgを示したのはH−Aであり、132℃であった。   Next, a light emitting layer coating solution was prepared as described below, and applied with a spin coater under the conditions of 2000 rpm and 30 seconds. Furthermore, it heated for 30 minutes at the substrate surface temperature of 120 degreeC, and provided the light emitting layer. When the coating was performed under the same conditions on a separately prepared substrate and measured, the film thickness was 40 nm. Of the components in the following light emitting layer coating solution, HA showed the lowest Tg, which was 132 ° C.

<発光層用塗布液>
酢酸ブチル 100g、下記化学式(1)中のH−Aで示される化合物 1g、下記化学式(1)中のD−Aで示される化合物 0.11g、下記化学式(1)中のD−Bで示される化合物 0.002g、下記化学式(1)中のD−Cで示される化合物 0.002g。
<Coating solution for light emitting layer>
100 g of butyl acetate, 1 g of a compound represented by HA in the following chemical formula (1), 0.11 g of a compound represented by DA in the following chemical formula (1), and DB in the following chemical formula (1) 0.002 g of a compound to be obtained, 0.002 g of a compound represented by DC in the following chemical formula (1).

次いで、電子輸送層用塗布液を下記のように調製し、スピンコーターにて、1500rpm、30秒の条件で塗布した。さらに基板表面温度120℃で30分加熱し電子輸送層を設けた。別途用意した基板にて、同条件にて塗布を行い測定したところ、膜厚は30nmであった。   Subsequently, the coating liquid for electron carrying layers was prepared as follows, and it apply | coated on the conditions of 1500 rpm and 30 seconds with a spin coater. Furthermore, it heated for 30 minutes at the substrate surface temperature of 120 degreeC, and provided the electron carrying layer. The film thickness was 30 nm when it applied and measured on the conditions prepared with the board | substrate prepared separately.

<電子輸送層用塗布液>
2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール 100g、上記化学式(1)中のET−Aで示される化合物 0.75g。
<Coating liquid for electron transport layer>
100 g of 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol, 0.75 g of the compound represented by ET-A in the chemical formula (1).

次に、電子輸送層まで設けた基板を、大気曝露せずに、蒸着機に移動し4×10−4Paまで減圧した。なお、フッ化カリウムおよびアルミニウムは、それぞれタンタル製抵抗加熱ボートに入れ、蒸着機に取り付けておいた。 Next, the substrate provided up to the electron transport layer was moved to a vapor deposition machine without being exposed to the atmosphere, and the pressure was reduced to 4 × 10 −4 Pa. Note that potassium fluoride and aluminum were each placed in a tantalum resistance heating boat and attached to a vapor deposition machine.

まず、フッ化カリウムの入った抵抗加熱ボートに通電し加熱し、基板上にフッ化カリウムからなる電子注入層を3nmの厚さで設けた。続いて、アルミニウムの入った抵抗加熱ボートに通電加熱し、蒸着速度1〜2nm/秒でアルミニウムからなる膜厚100nmの陰極を設けた。   First, a resistance heating boat containing potassium fluoride was energized and heated, and an electron injection layer made of potassium fluoride was provided on the substrate with a thickness of 3 nm. Subsequently, a resistance heating boat containing aluminum was energized and heated, and a cathode having a film thickness of 100 nm made of aluminum was provided at a deposition rate of 1 to 2 nm / second.

〔光触媒性能〕
密閉容器にアセトアルデヒドガスを80〜100ppmになるように注入し、暗所で30分静置した。このあと、密閉容器内に有機EL照明装置を挿入し、23℃で24時間点灯した後のガス濃度をAとし、同様に密閉容器内で有機EL照明装置を点灯することなく23℃で24時間放置した後のガス濃度をBとした。ガス濃度AおよびBから、下記式のようにして光触媒性能を求めた。
[Photocatalytic performance]
Acetaldehyde gas was injected into the sealed container so as to be 80 to 100 ppm, and left in a dark place for 30 minutes. Thereafter, the organic EL lighting device is inserted into the sealed container, and the gas concentration after lighting for 24 hours at 23 ° C. is A. Similarly, the organic EL lighting device is not turned on in the sealed container for 24 hours at 23 ° C. The gas concentration after being allowed to stand was defined as B. From the gas concentrations A and B, the photocatalytic performance was determined according to the following formula.

光触媒性能(%)=(B−A)/B×100
〔長期点灯後膜安定性〕
上記光触媒性能の評価で用いたものと同様の有機EL照明装置を用いて、50℃、60%RHの条件下で720時間点灯し続けた後の光触媒層の接着性の評価を、JIS K5600−5−6(ISO2409):付着性−クロスカット法に準じて試験を行い、下記の分類に従って、5段階で評価した。数字が大きくなるほど、光触媒層のはがれが起きやすく、長期点灯後の膜物性が悪いことを示している。
Photocatalytic performance (%) = (B−A) / B × 100
[Membrane stability after long-term lighting]
Using the same organic EL lighting device as that used for the evaluation of the photocatalytic performance, the evaluation of the adhesiveness of the photocatalyst layer after continuing to light for 720 hours under the conditions of 50 ° C. and 60% RH was performed according to JIS K5600- 5-6 (ISO 2409): Adhesiveness—Tests were performed according to the cross-cut method, and evaluation was performed in five stages according to the following classification. The larger the number is, the more easily the photocatalyst layer is peeled off, indicating that the film properties after long-term lighting are poor.

各実施例および各比較例で得られた光触媒体の評価結果を表1に示す。   Table 1 shows the evaluation results of the photocatalysts obtained in each Example and each Comparative Example.

上記表1から明らかなように、本発明の光触媒体は、光触媒活性が良好に発現し、長期点灯後も膜物性の低下や輝度の低下がほとんど起こらない。   As is clear from Table 1 above, the photocatalyst of the present invention exhibits good photocatalytic activity, and hardly deteriorates in film properties or brightness even after long-term lighting.

Claims (7)

樹脂基材上に、光触媒物質に金属化合物が担持されている光触媒粒子を含有する光触媒層を有し、
前記光触媒層の前記樹脂基材側から前記光触媒層の表面側に向かって、連続的または段階的に前記光触媒粒子の単位体積当たりの含有量が増加する、光触媒体。
On the resin substrate, it has a photocatalyst layer containing photocatalyst particles in which a metal compound is supported on a photocatalyst substance,
The photocatalyst body in which the content per unit volume of the photocatalyst particles increases continuously or stepwise from the resin substrate side of the photocatalyst layer toward the surface side of the photocatalyst layer.
前記光触媒粒子の単位体積当たりの含有量の増加は連続的である、請求項1に記載の光触媒体。   The photocatalyst body according to claim 1, wherein the increase in the content per unit volume of the photocatalyst particles is continuous. 前記光触媒層が、フッ素ポリマーおよびケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも1種のバインダを含む、請求項1または2に記載の光触媒体。   The photocatalyst body according to claim 1 or 2, wherein the photocatalyst layer includes at least one binder selected from the group consisting of a fluoropolymer and a silicon compound. 樹脂基材上に、光触媒層を有する光触媒体の製造方法であって、
金属酸化物および有機金属化合物を混合し混合液を調製する工程と、
前記混合液を前記樹脂基材上に塗布し乾燥して塗膜を得る工程と、
前記塗膜に波長200nm以下の真空紫外光を照射する工程と、
を含む、光触媒体の製造方法。
A method for producing a photocatalyst having a photocatalyst layer on a resin substrate,
A step of mixing a metal oxide and an organometallic compound to prepare a mixed solution;
Applying the mixed solution onto the resin substrate and drying to obtain a coating film;
Irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less;
A method for producing a photocatalyst body, comprising:
前記混合液が、フッ素ポリマーおよびケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも1種のバインダを含む、請求項4に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 4 with which the said liquid mixture contains the at least 1 sort (s) of binder selected from the group which consists of a fluoropolymer and a silicon compound. 前記金属酸化物が光触媒物質であり、前記有機金属化合物が前記光触媒物質上に担持される金属化合物の前駆体である、請求項4または5に記載の製造方法。   The production method according to claim 4 or 5, wherein the metal oxide is a photocatalytic substance, and the organometallic compound is a precursor of a metal compound supported on the photocatalytic substance. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光触媒体、または請求項4〜6のいずれか1項に記載の製造方法により得られる光触媒体を設けた、電子デバイス。   The electronic device which provided the photocatalyst body of any one of Claims 1-3, or the photocatalyst body obtained by the manufacturing method of any one of Claims 4-6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016049396A (en) * 2014-09-02 2016-04-11 株式会社オーク製作所 Deodorizing device
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